Максимальное давление

где К - коэффициент внутреннего трения; <р - угол внутреннего трения; - нейтральный угол; f - коэффициент внешнего трения; R - радиус валка; h_n - толщина плитки.

При расчете силовых параметров процесса непрерывного компактирования и получении плитки с заданными свойствами определяющими факторами являются: контактные напряжения, давление прессования, результирующее распорное усилие, крутящий момент и потребляемая мощность. При расчете основных режимно-технологических параметров прессов наряду с расчетом узлов на прочность необходимо рассчитать валки на износ. Это позволит прогнозировать долговечность оборудования и добиться стабильности технологических параметров процесса стекловарения из компактированной шихты в соответствии с экологическими нормативами.

3.2. Подсистема надежности (обеспечения стабильности подготовки) Структурные характеристики сырья

Стекольные шихты сложны по химическому и минералогическому составу, отличаются гранулометрией и обладают комплексом свойств, которые в совокупности определяют качество целевого продукта и должны учитываться при формировании, синтезе и совершенствовании ХТС. Для их научно обоснованного учета необходима систематизация данных о структурно-механических, физико-химических, массовлагообменных и теплофизических характеристиках шихты и ее ингредиентов. В первом приближении группы этих свойств, которые дают наиболее полную информацию о возможности предопределения основных показателей функционирования перерабатывающего оборудования, качества полупродуктов и конечных изделий, можно классифицировать следующим образом.

Структурно-механические характеристики: фракционный состав, форма частиц, удельная поверхность, степень полидисперсности и многокомпонентности, модуль формуемости, реологические характеристики, деформационно-прочностные характериcтики, сыпучесть, твердость, абразивность (истираемость), склонность к сводообразованию и др. Пример: стекольную шихту как МППМ, руководствуясь результатами экспериментов по абразивности отдельных компонентов и шкалой ВНИИСтройдормаш, можно отнести к классу высокоабразивных порошков. Основной вклад в степень абразивности шихты как по массовому содержанию, так и по твердости вносят кварцевый песок, глинозем и плавиковый шпат. При твердости кварцевого песка 10,5-11,3 ГПа обычной гранулометрии - Д (50%)- 355 мкм – интенсивность изнашивания оборудования J 4,06 мкм/км, а использование измельченного кварцевого песка до Д (50 %) - 276 мкм J:$ 2, 1 мкм/ км. Увеличение влажности шихты с песком обычной гранулометрии изменяет интенсивность изнашивания с 0,12 до 0,10 мкм/км соответственно.

Физико-химические характеристики: химический и минералогический состав, термодинамические характеристики, активность, электрическая проводимость. Пример: использование взамен борной кислоты бората кальция снижает износостойкость конструкционных материалов смесителей и валков пресса за счет его повышенной абразивности (J = 0,01 и 0,17 мкм/км соответственно), но повышает качество стекла и уменьшает загрязнение окружающей среды борными соединениями.

Массовлагообменные характеристики: форма, вид и энергия связи влаги, химический потенциал переноса влаги, наличие и свойства связующего, коэффициент массовлагопереноса, массоемкость (влагоемкость), растворимость, гигроскопичность, смачиваемость.

Пример: в шихту вводится водно-эмульсионная система (использовались отходы парафинового замасливателя) в количестве 6 - 8 % с концентрацией органической части 3 - 4 % [11]. Подготовленная таким образом шихта в совокупности с тонкоизмельченным песком отличается высокой формуемостью (повышенной плотностью и прочностью), а главное - прессующий узел валкового пресса находится в менее напряженном состоянии, Т.е. интенсивность процесса его изнашивания значительно снижается.

Теплофизические характеристики: теплопроводность, температуропроводность, теплоемкость. Пример: в зависимости от способа получения (вид оборудования, степень износа и др.) и скорости нагрева (охлаждения) плиток компактированной шихты изменяется их структура, а, следовательно - и теплопроводность. Так, λ_кш 0,259 Вт/(м К) при 50^ОС, и λ_кш ~0,409 Вт/(м К) при 400 ^оС. Из-за естественного износа рабочей поверхности валков (максимальным износом обладает ее центральная часть, а минимальным - периферийные части), форма плиток соответствует профилю износа, плитки неравноплотны, а, следовательно, характеризуются нестабильностью тепло-физических характеристик по длине валков. Таким образом, получение качественной компактированной шихты с заданными для стекловарения свойствами становится невозможным. Прогнозирование оптимальной теплопроводности шихты является и исходной предпосылкой к описанию тепло-, массопереноса в расплавах и стеклах сложного химического состава.